【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，特别涉及一种碱金属离子电池正极材料的再生方法。
技术介绍
1、碱金属离子电池是一种重要的可再充电电池，使用碱金属离子(例如锂、钠等)作为电池的正极和负极活性物质。但是，随着碱金属离子电池应用的急剧增加，失效碱金属离子电池的处理问题逐渐凸显。
2、失效碱金属离子电池中主要含有外包装物、电解液、正极极片、负极极片以及隔膜等，目前针对电池中的外包装物、正极极片、负极极片以及隔膜等的回收都有相当多的方法，一般采用破碎-分选-热解-再分选-除杂-沉淀-置换的步骤来实现回收。而在这些过程中，碱金属离子电池正极材料的再生通常都需要在后期加入碱金属源(如锂源、钠源等)来进行修复，其复杂的工艺过程中造就了高耗材、高成本和不可避免的二次污染。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种无需外加碱金属源、修复效果较好的碱金属离子电池正极材料的再生方法。
2、一种碱金属离子电池正极材料的再生方法，包括以下步骤：
3、获取并拆解失效碱金属离子电池，获取正极材料和电解液，检测所述正极材料的碱金属缺失量和所述电解液的碱金属含量；
4、根据所述正极材料的碱金属缺失量和所述电解液的碱金属含量，将所述正极材料和所述电解液按比例混合得到混合物；
5、将所述混合物进行两段加热处理：第一段加热处理为100～200℃保温0.5～6h，第二段加热处理为220～350℃保温2～4h；
6、将经过所述两段加热处理的混合物焙烧，得到再生碱金属离
7、在其中一个实施例中，所述失效碱金属离子电池为锂离子电池或钠离子电池。
8、在其中一个实施例中，所述失效碱金属离子电池为三元锂电池、钴酸锂电池或氧化物钠离子电池，所述第一段加热处理在氮气氛围中进行，所述第二段加热处理在空气或氧气氛围中进行。
9、在其中一个实施例中，所述失效碱金属离子电池为磷酸铁锂电池、聚阴离子钠离子电池或普鲁士蓝基钠离子电池，所述第一段加热处理和所述第二段加热处理均在氮气氛围中进行。
10、在其中一个实施例中，所述锂离子电池的电解液中含有六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种；所述钠离子电池的电解液中含有六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲磺酸钠、二氟磷酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠和四氟硼酸钠中的一种或多种。
11、在其中一个实施例中，在拆解所述失效碱金属离子电池之前还包括以下步骤：将所述失效碱金属离子电池进行定电位放电。
12、在其中一个实施例中，所述失效碱金属离子电池为磷酸铁锂电池，定电位放电至电压为0.5～2v；所述失效碱金属离子电池为三元锂电池、钴酸锂电池或锰酸锂电池，定电位放电至电压为1.5～2.75v；所述失效碱金属离子电池为氧化物钠离子电池或普鲁士蓝基钠离子电池，定电位放电至电压为2v以下；所述失效碱金属离子电池为聚阴离子钠离子电池，定电位放电至电压为2.6v以下。
13、在其中一个实施例中，检测所述碱金属缺失量的方法包括以下步骤：测试所述失效碱金属离子电池的实际容量，然后根据所述失效碱金属离子电池的额定容量计算得到所述失效碱金属离子电池中正极材料的碱金属缺失量；以及测试所述正极材料的元素含量。
14、在其中一个实施例中，所述焙烧包括以下步骤：于500～700℃保温4～8h，然后升温至750～900℃保温10～14h。
15、在其中一个实施例中，在进行所述焙烧之前还包括以下步骤：将所述混合物用200～400目的筛网过筛。
16、本专利技术的上述方案具有如下的有益效果：
17、本专利技术利用失效碱金属离子电池本身的电解液作为失效正极材料的碱金属补充剂，在确定正极材料的碱金属缺失量和电解液中的碱金属含量后，将二者按比例进行混合，然后于特定的条件下进行两段加热处理，再于氧气氛围中进行焙烧，使得失效碱金属离子电池自身电解液中的碱金属成分均匀补入正极材料中，从而实现了正极材料的修复再生，同时电解液中的氟、磷和/或硼等电解质元素也得以掺杂到正极材料中，从而改性正极材料的结构和电性能。
18、因此，本专利技术碱金属离子电池正极材料的再生方法无需外加碱金属源即实现了正极材料缺失的碱金属补充，减少了耗材的使用，节省了开支，同时，该方法不仅补偿了失效正极材料中的缺失碱金属，还利用氟、磷和/或硼等电解质元素的掺杂改性修复正极材料，从而增效电极材料的结构稳定和电性能提升，实现了失效电解液及其中氟、磷、硼等元素的直接再生利用，减少了电解液的污染排放问题，一举多得。而且，本专利技术利用电池中电解质在电极材料中的分布特性，在失效正极材料缺失元素的补偿方式上无需进行固固混合，避免了固固混合不匀的问题，也避免了外加碱金属源的固液混合工艺带来的二次废液需处理的问题，即实现了碱金属成分与失效正极材料在分子尺度上的均匀分布，工艺流程短。
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1.一种碱金属离子电池正极材料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为锂离子电池或钠离子电池。
3.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为三元锂电池、钴酸锂电池或氧化物钠离子电池，所述第一段加热处理在氮气氛围中进行，所述第二段加热处理在空气或氧气氛围中进行。
4.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为磷酸铁锂电池、聚阴离子钠离子电池或普鲁士蓝基钠离子电池，所述第一段加热处理和所述第二段加热处理均在氮气氛围中进行。
5.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述锂离子电池的电解液中含有六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种；所述钠离子电池的电解液中含有六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲磺酸钠、二氟磷酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠和四氟硼酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，在拆解所述失效碱
7.根据权利要求6所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为磷酸铁锂电池，定电位放电至电压为0.5～2V；所述失效碱金属离子电池为三元锂电池、钴酸锂电池或锰酸锂电池，定电位放电至电压为1.5～2.75V；所述失效碱金属离子电池为氧化物钠离子电池或普鲁士蓝基钠离子电池，定电位放电至电压为2V以下；所述失效碱金属离子电池为聚阴离子钠离子电池，定电位放电至电压为2.6V以下。
8.根据权利要求1～7任一项所述的再生方法，其特征在于，检测所述碱金属缺失量的方法包括以下步骤：测试所述失效碱金属离子电池的实际容量，然后根据所述失效碱金属离子电池的额定容量计算得到所述失效碱金属离子电池中正极材料的碱金属缺失量；以及测试所述正极材料的元素含量。
9.根据权利要求1～7任一项所述的再生方法，其特征在于，所述焙烧包括以下步骤：于500～700℃保温4～8h，然后升温至750～900℃保温10～14h。
10.根据权利要求1～7任一项所述的再生方法，其特征在于，在进行所述焙烧之前还包括以下步骤：将所述混合物用200～400目的筛网过筛。
...【技术特征摘要】
1.一种碱金属离子电池正极材料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为锂离子电池或钠离子电池。
3.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为三元锂电池、钴酸锂电池或氧化物钠离子电池，所述第一段加热处理在氮气氛围中进行，所述第二段加热处理在空气或氧气氛围中进行。
4.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述失效碱金属离子电池为磷酸铁锂电池、聚阴离子钠离子电池或普鲁士蓝基钠离子电池，所述第一段加热处理和所述第二段加热处理均在氮气氛围中进行。
5.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，所述锂离子电池的电解液中含有六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和四氟硼酸锂中的一种或多种；所述钠离子电池的电解液中含有六氟磷酸钠、高氯酸钠、三氟甲磺酸钠、二氟磷酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠、二氟草酸硼酸钠和四氟硼酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的再生方法，其特征在于，在拆解所述失效碱金属离子电池之前还包括以下步骤：将...
【专利技术属性】
技术研发人员：王利华，陈永志，彭紫叶，李荐，王彪，杨熠轲，文腾，吴文博，阳涛，厉斌，王飞龙，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：
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